CN105556442A - 触摸传感器 - Google Patents

Abstract

触摸传感器(10)具备按压检测传感器(20)和位置检测传感器(30)。从操作面侧起依次配置按压检测传感器(20)、位置检测传感器(30)。位置检测传感器(30)具备介电质基板(31)、排列形成于介电质基板(31)的第一主面的第一位置检测用电极(32)、排列形成于介电质基板(31)的第二主面的第二位置检测用电极(33)。按压检测传感器(20)具备压电膜(21)、形成于压电膜(21)的第一主面的第一压电检测用电极(22)、形成于压电膜(21)的第二主面的第二压电检测用电极(23)。当俯视触摸传感器(10)时，第一、第二压电检测用电极(22、23)配置于不与第一、第二位置检测用电极(32、33)的形成区域重叠的外周区域。

Description

触摸传感器

技术领域

本发明涉及检测对操作面的触摸位置和检测对操作面的压入的触摸传感器。

背景技术

以往，提案了各种通过操作者触碰操作面来检测操作输入的触摸式输入装置。作为触摸式输入装置，具有检测针对操作面的触摸位置、操作面的按压、按压量的装置。

例如，专利文献1中所记载的触摸式输入装置是将平板状的压敏传感器(按压检测传感器)与平板状的静电式位置检测传感器重叠的构造。按压检测传感器检测压入的有无、按压力，并且静电式位置检测传感器检测操作位置。

在专利文献1中，从操作面侧起依次配置静电式位置检测传感器、按压检测传感器。

专利文献1：日本特开平5－61592号公报

然而，有时需要不是如上述那样地从操作面侧起以静电式位置传感器、按压检测传感器的顺序配置，而是从操作面侧起以按压检测传感器、静电式位置检测传感器的顺序配置。该情况下，按压检测传感器介于在触摸操作面的物体(手指等)与静电式位置检测传感器之间。

然而，包括专利文献1在内的以往的按压检测传感器中，在平膜状的压电体的两主面的大致整体设置压电检测用的电极。因此，该压电检测用的电极对于静电式位置检测传感器来说作为电磁屏蔽件发挥功能，有时会导致手指等触摸的检测感度大幅地降低、或不能够检测手指等触摸。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够更可靠地检测手指等对操作面的触摸的触摸传感器。

本发明的触摸传感器以下面的构成作为特征。触摸式输入装置包括：按压检测传感器，具备在两主面配置有压电检测用电极的压电膜；和静电式位置检测传感器，具备在两主面形成有位置检测用电极的介电质基板。从操作面侧起依次配置按压检测传感器、静电式位置检测传感器。当在与操作面正交的方向观察时，压电检测用电极配置于与位置检测用电极不同的位置。

在该构成中，在位置检测范围内操作面与静电式位置检测传感器之间不存在电极。因此，能够用静电式位置检测传感器的位置检测用电极高灵敏度地检测手指等的静电。另外，由于在操作面与按压检测传感器之间不存在静电式位置检测传感器，所以能够抑制因为配置该静电式位置检测传感器而产生的温度等导致的按压检测灵敏度的不均等。

另外，在本发明的触摸传感器中，也可以是下面的构成。压电检测用电极沿着压电膜的主面的外周而形成为环状。位置检测用电极形成于环状的压电检测用电极的内侧的区域。

另外，在本发明的触摸传感器中，也可以是下面的构成。压电检测用电极形成于沿着压电膜的主面的外周的至少一部分。

在这些构成中，示出了压电检测用电极的配置图案的一个例子，通过在包围了进行位置检测的中央区域的外周区域配备压电检测用电极，从而使位置检测用电极与压电检测用电极不重叠。而且，在操作面沿着外周被固定的情况下，由于配置有该压电检测用电极的外周是推压中央区域时的变形量变大的区域，所以能够更高灵敏度地检测按压力。

另外，在本发明的触摸传感器中，也可以是压电检测用电极形成于绝缘性膜、并且该绝缘性膜安装在压电膜的两主面的方式。

在该构成中，由于在压电膜直接形成压电检测用电极并不容易，通过在该绝缘膜形成压电检测用电极来使该压电检测用电极与压电膜抵接，从而能够容易地实现按压检测传感器。

另外，在本发明的触摸传感器中，优选压电膜的静电式位置检测传感器侧的绝缘性膜在与压电检测用电极的形成区域不同的区域具有开口，静电式触摸传感器在该开口内中与压电膜抵接。

在该构成中，在具有绝缘性膜的方式中，通过在绝缘性膜的中央区域设置开口，能够使静电式位置检测传感器与压电膜直接抵接，能够使触摸式输入装置变薄绝缘性膜和压电检测用电极的量。

另外，在本发明的触摸传感器中，优选压电膜是沿单轴方向延伸的聚乳酸。

在该构成中，具有较高的透光性，并能够使按压检测的灵敏度提高。发明效果

根据本发明，即便是在静电式位置检测传感器的操作面侧配置按压检测传感器的构成，也能够更可靠地检测手指等对操作面的触摸位置。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的分解立体图。

图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。

图3是具备本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的触摸式输入装置的剖视图。

图4是本发明的第二实施方式所涉及的触摸传感器的侧面剖视图。

图5是本发明的第三实施方式所涉及的触摸传感器的侧面剖视图。

图6是表示本发明的第四实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。

图7是表示本发明的第五实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。

具体实施方式

参照附图对本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的分解立体图。图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。图3是表示具备本发明的第一实施方式所涉及的触摸传感器的触摸式输入装置的剖视图。此外，图3是对相当于图1的触摸传感器的A－A线的部位进行观察的触摸式输入装置的剖视图。

触摸传感器10具备按压检测传感器20和位置检测传感器30。按压检测传感器20和位置检测传感器30在俯视时形成矩形的平板形状。按压检测传感器20和位置检测传感器30以主面平行的方式重叠配置。在按压检测传感器20的与位置检测传感器30相反侧的面配置有罩部件40。即，如图3所示，形成从罩部件40侧开始按照按压检测传感器20、位置检测传感器30的顺序层叠的构造。罩部件40具有玻璃板、丙烯板等的透光性和绝缘性。

如图3所示，这样的构成的触摸传感器10作为触摸式输入装置1的一部分被组装。触摸式输入装置1具备大致长方体形状的框体50。框体50的表面侧开口。在框体50内配置有触摸传感器10(按压检测传感器20与位置检测传感器30的层叠体)、罩部件40、显示面板60、以及实现控制部的运算电路模块70。这些部件从框体50的开口面(操作面兼显示面)侧起依次沿着厚度方向以罩部件40、触摸屏10、显示面板60、运算电路模块70的顺序配置。

显示面板60由液晶面板、有机EL面板等薄型显示器形成。运算电路模块70根据按压检测传感器20以及位置检测传感器30输出的检测信号计算出操作位置以及按压力。

接着，对触摸屏10的更具体的构成进行说明。

触摸屏10的按压检测传感器20具备压电膜21、第一压电检测用电极22、以及第二压电检测用电极23。压电膜21是矩形形状，并且是由手性高分子形成的膜。作为手性高分子，在本实施方式中，使用聚乳酸(PLA)，尤其使用L型聚乳酸(PLLA)。PLLA单轴延伸。单轴延伸方向相对于构成矩形的正交的两个边(第一方向的边和第二方向的边)呈大致45°。此外，单轴延伸方向所成的角度适当调整即可，在触摸传感器10相对于框体50，仅X方向的两端、仅Y方向的两端被固定，或者触摸传感器10沿着外周被固定的情况下，最优选该角度是45°。

由这样的手性高分子构成的PLLA的主链具有螺旋结构。PLLA若单轴延伸从而分子取向则具有压电性。而且，单轴延伸的PLLA由于压电膜的平板面被按压，而产生电荷。此时，产生的电荷量依赖于平板面基于按压量(压入量)而向与该平板面正交的方向位移的位移量。而且，被单轴延伸的PLLA的压电常数在高分子中属于非常高的种类。因此，通过在压电膜21采用PLLA，从而能够高灵敏度地检测基于按压引起的位移。

其中，优选延伸倍率是3～8倍左右。通过在延伸后实施热处理，可促进聚乳酸的一次性延伸链结晶的结晶化，使得压电常数增加。此外，在双轴延伸的情况下，通过使各个轴的延伸倍率不同，能够得到与单轴延伸相同的效果。例如在对第1轴向施加8倍的延伸，并对与第1轴向正交的第2轴向施加2倍的延伸的情况下，对压电常数而言，能够获得与大概对第1轴向施加4倍的单轴延伸的情况大致相同的效果。即，上述的单轴延伸方向也包含压电膜被朝多个方向延伸的情况，意味着被最大延伸的方向。而且，由于单纯地单轴延伸的膜容易沿延伸轴方向破裂，所以通过进行上述那样的双轴延伸，能够增加一些强度。

另外，PLLA通过基于延伸等的分子的取向处理而产生压电性，不需要像PVDF等其他的聚合物、压电陶瓷那样进行转态处理(Pollingprocess)。即，不属于铁电体的PLLA的压电性不是如PVDF、PZT等铁电体那样通过离子的极化而发现的性质，而是由来于作为分子的特征构造的螺旋构造的性质。因此，在PLLA中不产生由其他的强介电性的压电体产生的热电性。并且，虽然可观察到PVDF等随时间变化而压电常数变动，有时根据情况压电常数显著降低，但PLLA的压电常数随时间变化极其稳定。因此，能够不受周围环境的影响而高灵敏度地检测因按压引起的位移。

另外，PLLA作为有机压电材料，透光性较高。因此，能够提高压电膜21的透光性。

第一压电检测用电极22配置于压电膜21的第一主面。压电膜21的第一主面是压电膜21的罩部件40侧的面。如图1、图2所示，第一压电检测用电极22是环状且带状，并沿着压电膜21的第一主面的外周配置。换言之，第一压电检测用电极22并不配置在压电膜21的第一主面的中央区域，而配置在第一主面的外周附近。即，第一压电检测用电极22在中央区域具有开口部221。

第二压电检测用电极23配置于压电膜21的第二主面。压电膜21的第二主面是压电膜21的静电式位置检测传感器30侧的面。如图1、图2所示，第二压电检测用电极23也与第一压电检测用电极22同样地是环状且带状，并沿着压电膜21的第二主面的外周配置。换言之，第二压电检测用电极23并不配置在压电膜21的第二主面的中央区域，而配置在第二主面的外周附近。即，第二压电检测用电极23在中央区域具有开口部231。

第一压电检测用电极22与第二压电检测用电极23以夹着压电膜21地对置的方式配置。此时，对第一压电检测用电极22与第二压电检测用电极23而言，虽然优选以整体对置的方式配置，但是以至少一部分对置的方式配置即可。

通过形成这样的构成，对按压检测传感器20而言，当俯视时，在中央区域ReAP成为只有压电膜21的构造，在包围该中央区域ReAP的外周区域成为用第一压电检测用电极22和第二压电检测用电极23夹持压电膜21的构造。

在这样的构成中，若罩部件40被压入来对压电膜21施加应力，则压电膜21因变形而产生电荷。通过第一压电检测用电极22和第二压电检测用电极23检测该电荷来产生检测电压信号，从而能够检测按压力。此时，若压电膜21的沿着第一方向的边、沿着第二方向的边、或者外周被固定，则可知在压电膜21的外周附近产生较大的变形。因此，即便仅在压电膜21的外周附近配置第一、第二压电检测用电极22、23，也能够高灵敏度地检测按压力。

并且，由于按压检测传感器10的中央区域ReAP仅由压电膜21形成，所以能够提高透光性。因此，能够提高在显示面板60出射而到达操作面(罩部件40的表面)的光量。

第一、第二压电检测用电极22、23也可以使用ITO、ZnO、银纳米线、纳米碳管、石墨烯等无机系的电极、与以聚噻吩、聚苯胺等作为主成分的有机系的电极的任意一个。该情况下，由于第一、第二压电检测用电极22、23具有透光性，所以即便是按压检测传感器20的外周区域是从操作面侧能够观察到的方式，也能够将由显示面板60生成的显示图像以大致不变的光量显示于操作面。另一方面，如果不是按压检测传感器20的外周区域从操作面侧能够观察到的方式，则也可以是铝蒸镀膜等不具有透光性的电极膜，该情况下，优选尽量使用导电率高的材料。

位置检测传感器30具备介电质基板31、第一位置检测用电极32、以及第二位置检测用电极33。介电质基板31是矩形形状，并具有透光性，且由绝缘性材料形成。

第一位置检测用电极32是长条状，并且以介电质基板31(触摸传感器10)的第二方向与长边方向平行的方式配置于介电质基板31的第一主面。此外，介电质基板31的第一主面是介电质基板31的按压检测传感器20侧的面。第一位置检测用电极32具有多个，并且沿着介电质基板31(触摸传感器10)的第一方向隔着间隔地配置。

第二位置检测用电极33是长条状，并且以介电质基板31(触摸传感器10)的第一方向与长边方向平行的方式配置于介电质基板31的第二主面。此外，介电质基板31的第二主面是与介电质基板31的按压检测传感器20侧的面相反侧的面。第二位置检测用电极33具有多个，并沿着介电质基板31(触摸传感器10)的第二方向隔着间隔地配置。

在这样的构成中，根据手指与操作面接触或者接近时的静电电容的变化，第一、第二位置检测用电极32、33间的静电电容变化。此时，与手指最近的位置的第一、第二位置检测用电极32、33对置的区域的静电电容变化最大。因此，通过对该静电电容的变化最大的第一、第二位置检测用电极32、33的组合进行检测，从而能够检测操作位置。

第一、第二位置检测用电极32、33由具有透光性的材料形成，例如由ITO形成。由此，能够实现具有透光性的位置检测传感器30，并能够使在显示面板60出射的光向操作面侧透过。

并且，当俯视触摸传感器10时，第一、第二位置检测用电极32、33被排列形成在按压检测传感器20的中央区域ReAP内。即，在第一、第二位置检测用电极32、33被排列形成的区域(位置检测区域)ReD的外周配置有第一、第二压电检测用电极22、23。

根据该构成，当俯视触摸传感器10时，在第一、第二位置检测用电极32、33被排列形成的区域(位置检测区域)ReD中，在操作面与位置检测传感器30之间不存在电极。因此，不会如以往构成那样，按压检测传感器20的第一、第二压电检测用电极22、23成为静电式位置检测传感器30感知手指的静电时的屏蔽件。由此，能够用位置检测传感器30高灵敏度地检测通过手指与操作面接触或者接近而引起的静电电容的变化。

如以上所述那样，如果采用本实施方式的构成，则可实现能够高灵敏度地检测触摸位置和按压力的触摸传感器。此时，如果将具有透光性的材料用在按压检测传感器20(至少压电膜21)以及位置检测传感器30，则能够实现具有透光性的触摸传感器。通过使用这样的具有透光性的触摸传感器，如图3所示那样，即便将触摸传感器配置在显示面板60与操作面之间，也能够不会使显示面板60的显示图像变差地显示在操作面。尤其，在显示面板60的显示图像范围与位置检测传感器30的位置检测区域ReD相同的情况下，由于在该区域中按压检测传感器20仅由压电膜21形成，所以能够将显示图像更清晰地显示于操作面。

此外，如图3所示那样，虽然在按压检测传感器20和位置检测传感器30之间配置有绝缘层，但是例如使用将按压检测传感器20与位置检测传感器30粘接的粘合剂等即可。

接着，参照附图对本发明的第二实施方式所涉及的触摸传感器进行说明。图4是本发明的第二实施方式所涉及的触摸传感器的侧面剖视图。

对本实施方式的触摸传感器10A而言，按压检测传感器20A以及位置检测传感器30A的构成是与第一实施方式所示的触摸传感器10的按压检测传感器20以及位置检测传感器30不同的构成，其他的构成与第一实施方式所示的触摸传感器10相同。因此，仅对不同的部位具体地进行说明。

按压检测传感器20A具备绝缘性膜220、230。绝缘性膜220、230具有透光性。在绝缘性膜220的一主面形成有第一压电检测用电极22。绝缘性膜220被安装于压电膜21的第一主面，以便第一压电检测用电极22与压电膜21抵接。在绝缘性膜230的一主面形成有第二压电检测用电极23。绝缘性膜230被安装在压电膜21的第二主面，以便第二压电检测用电极23与压电膜21抵接。在这样的构成中，不需要形成压电膜21的第一、第二压电检测用电极22、23，而能够容易地形成按压检测传感器20A。

位置检测传感器30A具备绝缘性膜320、330。绝缘性膜320、330具有透光性。绝缘性膜320被安装在介电质基板31的第一主面，以便覆盖介电质基板31以及第一位置检测用电极32。绝缘性膜330被安装在介电质基板31的第二主面，以便覆盖介电质基板31以及第二位置检测用电极33。

即便是这样的构成，也能够与第一实施方式同样地实现可高灵敏度地检测触摸位置和按压力的触摸传感器。并且，能够容易地形成按压检测传感器20A，进而能够容易地形成触摸传感器10A。

接着，参照附图对本发明的第三实施方式所涉及的触摸传感器进行说明。图5是本发明的第三实施方式所涉及的触摸传感器的侧面剖视图。

对本实施方式的触摸传感器10B而言，按压检测传感器20B以及位置检测传感器30B的构成是与第二实施方式所示的触摸传感器10A的按压检测传感器20A以及位置检测传感器30A不同的构成，其他的构成与第二实施方式所示的触摸传感器10A相同。因此，仅对与第二实施方式所涉及的触摸传感器10A不同的部位具体地进行说明。

对按压检测传感器20B而言，与在压电膜21的第二主面形成的绝缘性膜230的中央区域ReAP对应的区域成为开口部231。换言之，在压电膜21的第二主面的中央区域ReAP未形成有绝缘性膜230。

位置检测传感器30B的介电质基板31B具有嵌入于所述中央区域ReAP的形状。在介电质基板31B的第一主面的整个面安装有绝缘性膜320B，并在第二主面的整个面安装有绝缘性膜330B。

位置检测传感器30B配置在按压检测传感器20B的开口部231内。由此，位置检测传感器30B与按压检测传感器20B的压电膜21的第二主面直接抵接。

即使作为这样的构成，也能够得到与上述第二实施方式同样的效果，并且，能够使触摸传感器10B形成为更薄型。

接着，参照附图对本发明的第四实施方式所涉及的触摸传感器进行说明。图6是表示本发明的第四实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。

对本实施方式的触摸传感器10C而言，按压检测传感器20C的电极图案是与第一实施方式所示的触摸传感器10不同的图案，其他的构成与第一实施方式所示的触摸传感器10相同。因此，仅对与第一实施方式所涉及的触摸传感器10不同的部位具体地进行说明。

对触摸传感器10C的按压检测传感器20C而言，第一压电检测用电极以及第二压电检测用电极由多个部分电极构成。

第一压电检测用电极具备部分电极22C1、22C2、22C3、22C4。部分电极22C1、22C2、22C3、22C4分别形成长条状。部分电极22C1、22C2、22C3、22C4分别沿着构成压电膜21的外周的各端边形成。

第二压电检测用电极具备部分电极23C1、23C2、23C3、23C4。部分电极23C1、23C2、23C3、23C4分别形成长条状。部分电极23C1、23C2、23C3、23C4分别沿着构成压电膜21的外周的各端边形成。

部分电极22C1与部分电极23C1夹着压电膜21对置，并且部分电极22C2与部分电极23C2夹着压电膜21对置。部分电极22C3与部分电极23C3夹着压电膜21对置，并且部分电极22C4与部分电极23C4夹着压电膜21对置。

即便这样的构成，也能取得与第一实施方式同样的效果。并且，在本实施方式的构成中，根据操作面的按压位置，有时，在压电膜21产生的电荷的方向在沿着第一方向的端边附近、和沿着第二方向的端边附近变成相反，但是通过独立地检测各边的电荷，从而能够防止这些电荷抵消。由此，能够进一步高灵敏度地检测按压力。

接着，参照附图对本发明的第五实施方式所涉及的触摸传感器进行说明。图7是表示本发明的第五实施方式所涉及的触摸传感器的电极位置关系的俯视图。

本实施方式的触摸传感器10D与第四实施方式所示的触摸传感器10C相比，按压检测传感器的第一、第二压电检测用电极的构成、以及位置检测传感器的第一、第二位置检测用电极的构成不同，其他的构成与第四实施方式所示的触摸传感器10C相同。因此，仅对与第四实施方式所示的触摸传感器10C不同的部位具体地进行说明。

触摸传感器10D的按压检测传感器在压电膜21的第一主面中的沿着第一方向的端边附近具备沿着第一方向伸长的形状的部分电极22D1、22D2。由这些部分电极22D1、22D2构成第一压电检测用电极。

触摸传感器10D的按压检测传感器在压电膜21的第二主面中的沿着第一方向的端边附近具备沿着第一方向伸长的形状的部分电极23D1、23D2。由这些部分电极23D1、23D2构成第二压电检测用电极。

位置检测传感器的第一位置检测用电极32D形成于部分电极22D1、22D2之间，并且第二位置检测用电极33D形成于部分电极23D1、23D2之间。此时，第一位置检测用电极32D以及第二位置检测用电极33D以遍及触摸传感器10D(介电质基板31)的第一方向的大致全长的方式排列形成。

即便这样的构成，也能取得与第四实施方式同样的效果。并且，由于能够将第一、第二位置检测用电极32D、33D遍及第一方向的全长配置，所以能够不改变触摸传感器10D的平面面积而扩大位置检测区域。

此外，在上述实施方式中，虽然示出了沿着压电膜的外周或者沿着构成外周的二端边来形成压电检测用电极的例子，但是沿着至少一个端边形成压电检测用电极即可。进而，当俯视触摸传感器时(从与操作面正交的方向观察)，以压电检测用电极与位置检测用电极不重叠的方式形成即可。

附图标记说明

1-触摸式输入装置；10、10A、10B、10C、10D-触摸传感器；20、20A、20B、20C-按压检测传感器；21-压电膜；22-第一压电检测用电极；22C1、22C2、22C3、22C4、22D1、22D2-部分电极；23-第二压电检测用电极；23C1、23C2、23C3、23C4、23D1、23D2-部分电极；30、30A、30B-位置检测传感器；31、31B-介电质基板；32-第一位置检测用电极；33-第二位置检测用电极；40-罩部件；50-框体；60-显示面板；70-运算电路模块；220、230-绝缘性膜；231-开口部；320、330、320B、330B-绝缘性膜。

Claims (6)

1.一种触摸传感器，包括：

按压检测传感器，具备在两主面配置有压电检测用电极的压电膜；和

静电式位置检测传感器，具备在两主面形成有位置检测用电极的介电质基板，

从操作面侧起，依次配置所述按压检测传感器、所述静电式位置检测传感器，

当在与所述操作面正交的方向观察时，所述压电检测用电极配置在与所述位置检测用电极不同的位置。

2.根据权利要求1所述的触摸传感器，

所述压电检测用电极沿着所述压电膜的主面的外周形成环状，

所述位置检测用电极形成于所述环状的所述压电检测用电极的内侧的区域。

3.根据权利要求1所述的触摸传感器，

所述压电检测用电极形成于沿着所述压电膜的主面的外周的至少一部分。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的触摸传感器，

所述压电检测用电极形成于绝缘性膜，

该绝缘性膜被安装在所述压电膜的两主面。

5.根据权利要求4所述的触摸传感器，

所述压电膜的所述静电式位置检测传感器侧的绝缘性膜在与所述压电检测用电极的形成区域不同的区域具有开口，

所述静电式位置检测传感器在该开口内与所述压电膜抵接。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的触摸传感器，

所述压电膜是沿单轴方向延伸的聚乳酸。